虾米形防堵原煤料斗在300MV机组上的应用浅析 宋明亮

虾米形防堵原煤料斗在300MV机组上的应用浅析宋明亮摘要：目前制粉系统燃煤储存作为燃煤机组极其重要的一环，堵煤蓬煤现象多发，影响机组安全稳定运行，国电菏泽发电有限公司采用虾米形原煤斗对原煤仓易堵塞部位进行防堵改造，投运以来未出现堵断煤导致的不安全事件，取得了良好效果，值得向各同类型机组推广。关键词：虾米形；防堵；原煤仓；应用1.前言目前，在国内燃煤电厂中，制粉系统是极其重要的子系统，其燃煤的存储作为其中重要一环在保障生产、稳定发电等方面起着至关重要的作用，在设计之初可以满足电力生产的可靠运行，然而由于随着发电机组燃料成本的不断变化，发电企业在燃煤选择上发生了重要的变化，煤种与煤质的复杂多变，水份大、粘度大、团聚性强呈多发性，同时燃煤掺烧、烧煤泥等状况已成为机组运行常态，因而在机组运行一段时间后，堵煤、蓬煤现象频繁发生。国电菏泽发电有限公司在机组运行中也遇到了类似的问题，在摸索、调研、对比后采用虾米形原煤斗对原煤仓易堵塞部位进行防堵改造，取得了良好效果。2.基本情况国电菏泽发电有限公司二期#3、4锅炉是英国巴布科克有限公司制造的与300WM机组配套锅炉，为亚临界、一次中间再热、自然循环、单炉膛、全悬吊、平衡通风、W型火焰、露天布置、固态排渣燃煤汽包炉，锅炉设计燃用85%+15%的无烟煤和半无烟煤的混合物。锅炉配备正压直吹式制粉系统，3台磨煤机的制粉能力为锅炉MCR时所需煤量的120%。每台皮带式给煤机上设置一个原煤仓，燃料来煤落入原煤仓，下落至给煤机进入制粉系统。国电菏泽发电有限公司为解决堵煤问题，在其二期机组各原煤仓上均加装了振打器和疏松机，投运以来起到了一定的防堵作用，然而在实际运行中无法完全满足现场防堵需要。实际运用中振打器可以解决结拱和部分贴壁引起的堵煤，但通常对原煤仓上端直径较大的部位效果明显，对下端较细的部分往往越振越实，反而起到反作用；疏松机能解决部分结拱和贴壁，在投运初期可很好的解决该区域的堵煤问题，由于其作用区域有限，且内部占用较大空间，对煤流有阻碍作用影响煤流流动，加剧原煤仓粘堵。虾米腰防堵原煤斗为彻底解决原煤仓堵煤问题，国电菏泽发电有限公司经过多次实地考察与走访，对市场上较为新兴的料仓清堵产品进行对比筛选，振打器、疏松机、空气炮等传统清堵方式已不适应当下燃煤电厂形势，对新兴技术虾米形一体化防堵方案的考察也随之进行。3.1、结构分析国电菏泽发电有限公司二期原煤仓的下部为原锥形体结构，在给煤机上部约5米处配套安装给煤机入口插板门，下部连接为天圆地方及连接直管段。近几年原煤仓的堵煤主要在插板门上、下范围内，该区域的特点是仓截面由大到小，反应到煤流就是受到的向上的摩擦阻力和内部挤压力越来越大，容易产生结拱、贴壁等现象。从锥体的结构上看，上口大，下口小，原煤愈向下流动，流通面积愈小，物料的堆积本身就形成挤压力，愈到下部其挤压力愈大，愈容易使煤流粘接结块；而煤流流动方向是自仓体中心向落煤筒下口方向流动，中心部位流动速度快，靠仓壁外缘流动速度较慢，以上两点均增加了物料附壁粘接和棚煤的机率，是发生粘煤、堵煤的内在因素。同时，原煤仓与闸板门管段连接时存在较多的拐角、偏心、法兰结构，原煤易在拐角区域局部粘壁与积留。另外在原煤仓下端产生堵煤之后，堵煤的部位会慢慢往上延伸，直至原煤仓上部，这也是日常运行中上部直径较大的仓段会发生结拱的主要原因。3.2、虾米形防堵原理经研究表明，影响原煤流动性的因素主要是来煤的水份、压力、粘度等，随着来煤的水分、粘度增加，煤流在原煤仓流动时压力逐渐增大，动态安息角增大，流动性变差导致堵煤、粘连和蓬煤现象的发生。虾形防堵原煤斗的外形结构曲线为虾米曲线，其线型曲线既不形成固定的焦点，而且曲线上的动点也不与左右固定的点的距离差形成常数，其截面收缩率变化为一条呈下降趋势的曲折线。在制作过程中，虾米曲线的煤斗采用不等高圆台组合拼接而成，并结合实际运用经验数据，对虾米曲线煤斗各节段的截面收缩率、仓壁倾角及高度进行优化设计。各节段的高度、截面收缩率不等值，且仓壁倾角的不断变化，煤斗壁受压点综合受力方向不断变化，原煤颗粒滑动安息角不断变化；同时，仓壁原煤颗粒滑动动力随曲线延伸倾角的变化而变化，下滑动动力不断增加，等效流动性不断增强，煤流的下部流速能满足上部原煤颗粒重新排列挤压与应力分散的需要，煤流水平截面流速优化，煤流流态形成整体流与管状流混合最优流态。虾米形煤斗的虾米曲线结构及截面收缩率变化符合煤流运动的规律，原煤经过虾米弯时，原煤颗粒运动平衡状态被打破，压力方向改变，原煤颗粒移动，压力分散，阻力减少，动力、流速增大，煤流流态优化，原煤颗粒等效流动性不断增强，从而达到防止堵煤棚煤目的，并能更好解决粘性大、团聚性强、水份大原煤及造成棚堵现象。在虾米形一体化防堵方案中，配套设备的选择运用至关重要，主要包括气能激振器、插入式伸缩节和双向气动插板门等。虾米形一体化防堵原煤斗在煤斗结拱的临界点下方加装气能激振器，其冲击力大于该段煤斗区域的平衡摩擦力，能够有效地助流、破拱、防堵、清堵。运用情况为彻底解决机组运行期间堵煤导致的各种问题，以降低堵煤发生率，提高机组安全运行水平，国电菏泽发电有限公司组织攻关小组对系统进行全面排查、分析，在2015年11月首先在对#3炉A磨A1原煤仓采用虾米形一体化疏通防堵方案进行防堵改造，拆除其原煤仓部分仓段，安装虾米形一体化防堵原煤斗及辅助控制系统。2015年12月#3炉A1原煤斗改造完成后，历经数个月的运行，在同煤种、同煤质及同运行工况下对比其他多次堵煤的原煤仓，#3炉A1原煤仓未发生堵煤现象，切实解决了棚煤、粘壁、堵塞问题，切实降低了堵煤发生率，提高了机组经济性，同时也避免了不必要的两个细则考核，确保了锅炉运行的安全性。以每季度降负荷两次消缺处理原煤仓堵塞计算，单次负荷损失约20万千瓦时消缺时间以4小时计，单次电量损失约20万kWh,单台机组年经济效益=单次电量损失x上网单价x每季度降负荷消缺次数x季度数=20万kWh/次xO.382元/kWhx2次/月x4月=61.12万元。即每年可产生直接经济效益60余万元。结论及注意事项国电荷泽发电有限公司#3炉A1原煤仓防堵改造已成功实施近两年，投运期间效果良好，未出现由于堵断煤导致的不安全事件。在#3炉A1原煤仓防堵实施的基础上，荷泽公司经过深入探讨、分析，并对其进行推广运行，目前国电荷泽发电有限公司#3、#4炉原煤仓已进行原煤仓防堵改造，并相应推广到荷泽公司其他机组上运行。在虾米形防堵原煤斗的运用中要求充分考虑以下几点：5.1、虾米形防堵原煤斗的设计安装至关重要。安装施工中要仔细对防堵原煤斗的内壁及焊接接口进行检查，防止出现台阶导致蓬煤点；内壁要充分打磨，以确保仓壁光滑无阻塞。5.2、气能激振器的应用是虾米形防堵原煤斗应用成功的另一个关键，其振击动量强，效果明显，在安装过程中要在原煤仓易堵塞部位进行加装，建议对称安装以取得更好的疏通效果，一般情况在给煤机插板门上下各布置一组（两个），在原煤斗靠上横截面变化较大的地方再布置一组，可有效的防止来煤堵塞。5.3、在虾米形防堵原煤斗安装中，给煤机入口门与给煤机之间的直管段不宜过长，建议0.5米以内即可，此次由于煤流受上方来煤挤压和侧壁的反作用力，易导致堵塞，如该处直管段设置过长，建议增设一组气能激振器。5.4、虾米形防堵原煤斗的成功运用要与热控紧密结合，可另行安装断煤信号或者直接取